Son ouvragePhilosophiae naturalis principia mathematica[2],[3], publié en 1687, est considéré comme une œuvre majeure dans l'histoire des sciences. C'est dans celui-ci qu'il décrit la loi universelle de la gravitation, formule les trois lois universelles du mouvement et jette les bases de la mécanique classique. Il a aussi effectué des recherches dans les domaines de lathéologie et de l'alchimie.
En 1704, il publie son ouvrage fondamental d'étude de la lumière, Optiks, dont il démontre la nature composée.
L'Angleterre n'ayant alors pas encore adopté lecalendrier grégorien, la date de naissance d’Isaac Newton est enregistrée en date du[N 1], aumanoir de Woolsthorpe près deGrantham, dans leLincolnshire enAngleterre, de parents fermiers[4]. Sa venue au monde est mouvementée : il naît trois mois après la mort de son père[N 2], Isaac Newton père, et de façon prématurée. Plus tard, sa mère lui racontera que personne ne pensait qu'il puisse survivre. Sa constitution est si fragile qu'il aurait tenu, disait-elle,« dans un cruchon ». De ses premières années, on ne sait presque rien, en dehors de quelques données rapportées par Newton lui-même.
Le bonheur de Newton ne dure pas longtemps : il a trois ans lorsque sa mère,Hannah Ayscough se remarie avec Barnabas Smith, pasteur — âgé de 63 ans et économiquement aisé — du village voisin de North Witham. Un conflit survient quand sa mère déménage avec son époux à North Witham. Comme Barnabas ne veut pas s'occuper d'Isaac, celui-ci est laissé à la garde de ses grands-parents maternels, dont la famille, peuplée de gens d'Église et d'universitaires, sera chargée de sa formation. Mais cette séparation suscite en lui un fort sentiment« (d')angoisse, d'agressivité et de peur »[5] qui fait de lui un égocentrique précoce. Chaque fois que quelqu'un tentera de lui enlever ce qu'il estime être son bien, il répliquera avec une violence démesurée. Même s'il peut compter sur des oncles, tantes et cousins qui vivent dans les environs, il souffre de son enfance solitaire et cette souffrance contribue à son isolement.À cinq ans, il fréquente les écoles primaires de Skillington et de Stoke.
Il a dix ans lorsque meurt son beau-père Barnabas. Sa mère revient à la maison familiale de Woolsthorpe avec les trois enfants qu'elle a eus du pasteur. Hélas, le bonheur de retrouver sa mère est de courte durée : un an plus tard — il a douze ans — Newton est envoyé à l'école primaire deGrantham (à onze kilomètres de sa maison natale). Il ne prend pas sa scolarité très au sérieux — il est toujours assis au fond de la classe — jusqu'au jour où, en sortant du collège, il se bat avec un camarade deux fois plus grand et le terrasse. Non content de l'avoir mis à terre, il veut aussi le dominer intellectuellement et, à partir de ce moment, il n'a de cesse d'occuper la place de premier de la classe. Cette anecdote révèle un trait crucial de son caractère : le désir de l'emporter sur ses rivaux qu'il considère comme inférieurs. Il est logé chez le pharmacien Clark — dont l'épouse est une amie de sa mère — et il profite de la bibliothèque bien fournie en ouvrages scientifiques pour s'initier aux rudiments de la « philosophie naturelle » (la physique). Le dessin est aussi son autre passion, comme le montrent les murs de la maison du pharmacien Clark, ornés de portraits d'animaux, de fleurs et de figures géométriques. Dans cette demeure, il y a aussi descadrans solaires pour lesquels Newton affiche une véritable dévotion. Il reste quatre années au collège de Grantham jusqu’à ce que sa mère le rappelle à Woolsthorpe pour qu’il deviennefermier et qu’il apprenne à administrer son domaine.
Fort heureusement, plusieurs personnes de son entourage s'aperçoivent que Newton n'est pas fait pour les travaux des champs et décèlent ses dons scientifiques. William Ayscough, le frère de sa mère, insiste pour qu'il continue ses études et aille, plus tard, à l'université. Son allié principal est le frère de Madame Clark, le pasteur Humphrey Babington — qui finit par nouer une étroite amitié avec Newton — et enfin, son maître d'école à Grantham, nommé Stokes, qui offre de payer lui-même les frais scolaires et d'accueillir le jeune Newton chez lui jusqu'à la fin de sa formation. Un an plus tard, sa mère accepte que son fils reprenne ses études. Après avoir achevé sa formation scolaire, Newton s'inscrit à l'université[6].
À dix-sept ans, Newton tombe amoureux d’une camarade de classe, mademoiselle Storey. On l’autorise à la fréquenter et même à se fiancer avec elle, mais il doit terminer ses études avant de se marier. Finalement, le mariage ne se fait pas, il restera vierge et célibataire toute sa vie[7].
À Cambridge
L'étudiant et le chercheur
Newton arrive àCambridge le et le lendemain, il entre auTrinity College, institution à laquelle il restera lié pendant les quarante années suivantes. Le choix de Trinity, considéré comme le meilleur, repose sur plusieurs motifs : d'une part William Ayscough y a étudié, d'autre part, Humphrey Babington y exerce commefellow[N 3]. Newton y est inscrit commesubsizar[N 4]. Son statut universitaire l'oblige à partager sa chambre avec un autre étudiant, John Wickins, qui fera preuve de sollicitude et d'entraide, l'aidant à réaliser ses expériences et à rédiger ses comptes-rendus de recherche.
Il commence par préparer salicence ès arts libéraux. À cette époque, l'université reste ancrée dans un programme d'études fondé sur les humanitésmédiévales, auxquelles Newton ne s'intéresse pas beaucoup[N 5]. D'après ses carnets, on sait qu'il n'achevait pas ses lectures obligatoires et qu'il en commençait d'autres, nettement plus contemporaines. Les références aux auteurs plus modernes abondent dans ses carnets[N 6], telsDescartes,Galilée,Robert Boyle,Henry More[N 7],Hobbes etGassendi. Même si le programme universitaire souffre d'archaïsme, les derniers livres scientifiques en date sont disponibles, si bien que Newton peut consulter les dernières parutions. Newton se comporte enautodidacte dévorant tout ce qui lui tombe sous la main ; il approfondit ce qui attire son attention et reproduit un certain nombre d'expériences. À Cambridge, dans le cadre desmathématiques, on dispense lequadrivium comprenant l'arithmétique deGirolamo Cardano, lagéométrie d'Euclide, l'astronomie dePtolémée et enfin lamusique. En 1663 et 1664, Newton découvre les mathématiques dansMiscelanea deSchooten, laGeometria de Descartes, lesClavis mathematica deWilliam Oughtred et les travaux deJohn Wallis. En 1663 est créée à Cambridge lachaire lucasienne dont le premier titulaire estIsaac Barrow, son maître de mathématiques, et il est possible que Newton ait assisté à ses conférences, ce qui lui a ouvert de nouveaux horizons, insoupçonnés jusqu'alors. En un peu plus d'un an, Newton a été capable d'assimiler par lui-même tous les fondements de l'analyse élaborés auXVIIe siècle. À partir de là, il suit son propre chemin qui doit le mener à la découverte ducalcul infinitésimal. En 1664, il écrit dansQuelques questions philosophiques :« Platon est mon ami, Aristote est mon ami, mais ma meilleure amie est la vérité. » À cette époque, la priorité de Newton est de continuer ses études indéfiniment, seule façon de combler sa soif de connaissances. Il choisit Isaac Barrow comme examinateur et, le, décroche une bourse (scolarship) qui lui octroie un salaire fixe en plus des frais de subsistance et lui garantit quatre années d'études supplémentaires, jusqu'à la fin de sa licence ès arts libéraux. En, il obtient un titre de bachelier ès arts et envisage de préparer la maîtrise. Cette année-là, l'Angleterre subit une épidémie depeste noire, si bien que l'université ferme ses portes à l'été 1665 et renvoie les étudiants chez eux. Newton part pour Woolsthorpe, c'est là qu'il progresse fortement en mathématiques, physique et surtout optique. Lorsqu'il en revient, il a fortement révolutionné la science de l'époque[8].
Newton accélère dans ses recherches, il entame en1666 l’étude desfonctions dérivables et de leurs dérivées à partir du tracé des tangentes sur la base des travaux deFermat. Il classifie les cubiques et en donne des tracés corrects avec asymptotes, inflexions et points de rebroussement. Ses recherches ne l'empêchent pas de poursuivre son travail universitaire. Le, il obtient le titre deminor fellow attribué aux chercheurs boursiers encore peu spécialisés. Huit mois plus tard, il accède au statut demajor fellow et cette même année 1668, il obtient le titre deMaster of Arts qui comporte l'obligation de prendre les ordres au sein de l'Église anglicane pour une durée minimale de sept ans[N 8].
En1669, il rédige un compte rendu sur les fondements du calcul infinitésimal qu’il appelle « méthode des fluxions ». Newton a fondé ainsi l’analyse mathématique moderne. En 1669 toujours, Newton succède à son maître Barrow — qui s'était démis pour se consacrer exclusivement à la théologie —[9] et reprend sa chaire deprofesseur lucasien de mathématiques. Trois ans plus tard, à l’âge de 29 ans, il entre à laRoyal Society de Londres, où il fera la rencontre deRobert Boyle, homme très influent. Il réussit l’exploit de mettre au point untélescope à miroir sphérique dépourvu d’aberration chromatique. L’année suivante, il prend la décision de divulguer grandement ses travaux sur la lumière, ce qui le rend célèbre d’un seul coup. Cette célébrité fait de ses découvertes l’objet de nombreuses controverses et querelles dont il a horreur.
En 1675, dans son ouvrageOpticks (publié en 1704), il expose ses travaux sur la lumière et prouve qu’elle est constituée d’un spectre de plusieurs couleurs, à l’aide de sonprisme[10]. Il complète ses travaux en exposant sa théorie corpusculaire. Après avoir terminé ses travaux en optique, il est contacté en 1684 par l’astronome britanniqueEdmond Halley — découvreur de la célèbre comète homonyme — à propos deslois de Kepler sur les orbites elliptiques des planètes. Newton répond de manière convaincante et Halley le pousse à publier ses travaux, en finançant même la publication de son ouvrage.
En 1687, il défend les droits de l'université de Cambridge contre le roiJacques II. Cette action lui vaut d'être élu membre du parlement britannique en 1689 quand le roi, vaincu, doit s'exiler. Durant son mandat, il est très actif dans les débats[12].
Une personnalité complexe
Newton est doté d’une personnalité tourmentée et complexe. Il répugne à communiquer ses travaux et les publie souvent plusieurs années après les avoir achevés. Il a tendance à se replier sur lui-même, vit seul et est un bourreau de travail. En effet, il en oublie parfois de dormir ou de manger. De surcroît, ses relations avec les autres sont souvent problématiques. Par exemple, il s’oppose souvent àRobert Hooke à propos de la lumière et de sa théorie sur la gravitation. Newton attendra que Hooke meure pour publier ses travaux sur l’optique. Hooke accuse Newton de l’avoir plagié sur la théorie des inverses carrés, car ce dernier a commencé ses travaux en parallèle à ceux de Hooke et sans rien dire à personne, ce qui rend Hooke furieux[13]. Newton prétend alors n’avoir pas eu connaissance des recherches de Hooke et n’avoir pas lu ses travaux sur la gravitation ; on sait aujourd’hui que Newton a menti, non pas par culpabilité, mais par horreur du personnage.
En 1677, la mort de son mentorIsaac Barrow, celle de son amiHenry Oldenburg — son unique lien avec la communauté scientifique — et la perte de tout son travail sur les couleurs dans l'incendie de ses appartements[N 9], l'affectent fortement pendant plusieurs mois. Il passera vingt-cinq ans avant de publier à nouveau sa théorie de la lumière. En 1679, Newton revient à sa maison natale de Woolsthorpe où sa mère est à l'agonie. Pendant les derniers jours de sa mère, il en prend soin avec un dévouement inédit dans leur relation, et le fait d'assister à ses derniers jours provoque chez lui une grande émotion. Dans sa vie, pourtant, de nouvelles amitiés apparaissent. Sans doute la plus importante est celle qui le lie àEdmund Halley qui, en persuadant Newton de faire connaître sa conception de l'Univers, le fait entrer dans l'histoire de la science.
Vers 1693, Newton traverse une grave période dépressive, une série d'événements sapent durablement son moral. La tension autour de la paternité des découvertes en calcul différentiel, l'épuisement lié au travail alchimique en laboratoire et surtout la brusque rupture de son amitié avecNicolas Fatio de Duillier, le conduisent à une tension psychique qui débouche sur une crise de folie. Nous connaissons cet épisode par quelques lettres écrites en, dont la première[N 10] met fin à plusieurs mois de silence pendant lesquels il vit dans un état de prostration et de paranoïa, sujet à des hallucinations. Il y avoue qu'il se trouve dans un état de« grand trouble », qu'il a à peine mangé et dormi au cours des mois précédents, qu'il se sent incapable de« récupérer la fermeté de son entendement » et lui déclare :« Je crois qu'il vaut mieux que j'abandonne votre amitié et que je ne vous revoie plus, ni vous, ni le reste de mes amis, jamais. » Sans doute à l'origine de cette crise, l'épuisement de sa légendaire capacité d'invention. De fait, à partir de cette époque, Newton ne découvre plus rien et passe le reste de sa vie à compiler ses recherches en vue de leur publication[14],[15]
En, il démissionne du Collège de Cambridge[N 11] et quitte la ville pour devenir directeur de la Maison de la Monnaie (Royal Mint), qui lui apporte une amélioration substantielle de son statut économique et social. Il obtient ce poste[N 12] grâce à l'appui deCharles Montagu — un ancien de Cambridge alorsChancelier de l’Échiquier —, qui cherche des postes à pourvoir pour ses amis. Au contraire de ses prédécesseurs, il prend son travail très au sérieux et fait notamment emprisonner une centaine de faux-monnayeurs.
Newton estime que 20 % des pièces de monnaie mises en circulation pendant la Grande Réforme monétaire de 1696 sont contrefaites[16]. Lacontrefaçon est alors considérée comme un acte detrahison, passible de mort parécartèlement si les preuves sont irréfutables. Newton rassemble donc des faits et expose ses théories de manière rigoureuse. Entre et Noël 1699, il conduit environ200 contre-interrogatoires de témoins, d'informateurs et de suspects et il obtient les aveux dont il a besoin. Il n'a pas le droit de recourir à latorture, mais on s'interroge sur les moyens employés puisque Newton lui-même ordonnera par la suite la destruction de tous les rapports d'interrogation. Quoi qu'il en soit, il réussit et emporte la conviction du jury : en, dix prisonniers attendent leur exécution.
Newton obtient son plus grand succès commeattorney royal contreWilliam Chaloner(en), un escroc particulièrement retors qui s'est suffisamment enrichi pour se poser en riche bourgeois. Dans une pétition au Parlement, Chaloner accuse l'Hôtel des Monnaies de fournir des outils aux contrefacteurs — accusation qui n'est pas nouvelle — et propose qu'on lui permette d'inspecter les procédés de l'Hôtel des Monnaies, pour les améliorer. Dans une pétition, il présente au Parlement ses plans d'une invention qui empêcherait toute contrefaçon. Pendant tout ce temps, Chaloner frappe lui-même de la fausse monnaie, ce que Newton arrive au bout du compte à démontrer devant le tribunal compétent. Le, Chaloner est pendu et écartelé.
En 1699, Newton est nommé membre du conseil de laRoyal Society[N 13] puis, après la mort de Robert Hooke, en est élu président — fonction qu'il conservera à vie — en. Entre-temps, en 1701, il lit lors d’une réunion le seul mémoire de chimie qu’il a fait connaître et présente sa loi sur le refroidissement par conduction, ainsi que des observations sur les températures d’ébullition et de fusion.
En 1704, il fait publier, en anglais, ses travaux — qu'il tenait cachés depuis vingt ans — concernant la lumière[N 14]. Il fera publier une version en latin d'Optiks deux ans plus tard.
Blason d'Isaac Newton.
En 1705, il estanobli par lareine Anne, peut-être moins en raison de ses travaux scientifiques ou de son rôle à la Monnaie que de la proximité d'élections[17],[18]. Il adopte alors un blason inhabituel constitué d'une paire de tibias humains croisés sur un fond noir, à la manière d'undrapeau de pirate sans tête de mort[19],[20]. Parmi les explications possibles avancées par les chercheurs pour expliquer ce choix, figure la possibilité d'une référence au symbole mathématique de lachiralité[19]. En 1717, il analyse les pièces de monnaie et en tire unerelation or-argent ; cette relation est officialisée par une loi de la reine Anne. En 1720, Newton investit et perd l'essentiel de sa fortune financière dans labulle de laSouth Sea Company (mais il n'est pas ruiné, grâce à sa fortune immobilière). Il aurait dit à cette occasion : « Je sais prédire le mouvement des corps célestes, mais pas la folie des gens »[N 15],[21].
Malgré ses succès dans le domaine du calcul et de la science en général, Newton préfère reprendre, au cours de ses dernières années, ses études de théologie. Il étudie à fond la chronologie des prophéties bibliques et écrit des textes sur les hérésies antiques et les religions païennes. La princesse de Galles lui demande de lui envoyer ce travail en cours. Pour se tirer d'embarras, il rédige un extrait connu sous le nomBrève chronologie. En 1725, le jésuiteÉtienne Souciet, publie de sa propre initiative, cette version abrégée, en français, deThe chronology of ancient kingdoms amended — Chronologie corrigée des royaumes de l'Antiquité —, dont le texte complet, en anglais, est publié en 1728, un an après sa mort.
Tombeau dans l'abbaye de Westminster.
Pendant ces années d'études religieuses, sa santé se détériore gravement. À des problèmes mineurs, tels que les calculs rénaux ou la faiblesse des sphincters, viennent s'ajouter une inflammation pulmonaire et une sévère attaque de goutte. Les problèmes respiratoires l'obligent à s'installer à la campagne où son état s'améliore sensiblement. En 1727, Newton, à peine remis d’une crise de goutte, se rend à Londres pour présider une réunion de laRoyal Society. Ce voyage le fatigue terriblement. De retour dans sa propriété campagnarde deKensington, il doit rester alité et meurt le, à l'âge de 84 ans. Ses funérailles sont somptueuses. Son cercueil, exposé dans l'abbaye de Westminster, est porté en grande pompe et inhumé dans la nef aux côtés des rois d’Angleterre.Voltaire, qui se trouve alors à Londres, commente, admiratif :« Ce fameux Newton, ce destructeur du système cartésien, mourut au mois de mars de l'an passé 1727. Il a vécu honoré de ses compatriotes et a été enterré comme un roi qui aurait fait du bien à ses sujets. »
Newton est considéré comme l’un des plus grands génies et savants de l’histoire humaine[N 16],[22].
Théories scientifiques
Quant à la méthode, Newton n'accepte que les relations mathématiques découvertes par l'observation rigoureuse des phénomènes. D'où sa fameuse formule :
« Tout ce qui n'est pas déduit des phénomènes, il faut l'appeler hypothèse ; et les hypothèses, qu'elles soient métaphysiques ou physiques, qu'elles concernent les qualités occultes ou qu'elles soient mécaniques, n'ont pas leur place dans la philosophie expérimentale. »
Il semble que, après avoir étudié l'ouvrage deRobert Hooke sur les couleurs, il ait rejeté ses résultats et se soit mis à élaborer une théorie différente. C'est en janvier 1666 qu’il fait ses premières expériences sur la lumière et sa décomposition. Au cours des années 1670 à 1672, Newton étudie laréfraction de lalumière et démontre qu’unprisme décompose la lumière blanche en un spectre de couleurs, et qu'un objectif avec un deuxième prisme recompose le spectre multicolore en lumière blanche.
Il fait passer les rayons duSoleil à travers unprisme, produisant l'arc-en-ciel de couleurs duspectre visible. Auparavant, ce phénomène était considéré comme si le verre du prisme avait de la couleur cachée. Newton analyse alors cette expérience. Comme il a déjà réussi à reproduire le blanc avec un miniarc-en-ciel qu’il passe à travers un deuxième prisme, sa conclusion est révolutionnaire : la couleur est dans la lumière et non dans le verre. Ainsi, la lumière blanche que l’on voit est en réalité un mélange de toutes les couleurs du spectre visible par l'œil.
Il montre que la lumière colorée ne modifie pas ses propriétés par la séparation en faisceaux de couleurs et note que, indépendamment de savoir si les faisceaux de lumière sont reflétés, dispersés ou transmis, ils gardent toujours la même couleur (lafréquence ne change pas d'un milieu à l'autre). Ainsi, il fait observer que la décomposition de la lumière blanche est le résultat de l'interaction avec les objets qu'elle traverse et qu'elle contient en elle-même les couleurs.
En 1704, il fait publier son traitéOpticks[24] dans lequel figurent sa théorie corpusculaire de la lumière, l’étude de la réfraction, la diffraction de la lumière et sa théorie des couleurs. Il y démontre que la lumière blanche est formée de plusieurscouleurs et déclare qu'elle est composée de particules ou de corpuscules. De plus, il ajoute que lorsqu'elle traverse un milieu plus dense, elle est réfractée par son accélération. À un autre endroit de son traité, il explique la diffraction de la lumière en l'associant à une onde.
En 1671, il améliore un instrument d'optique de son époque, letélescope à réflexion deGregory. Conséquence de son étude de la réfraction — la dispersion des couleurs —, il conclut que tout télescope à réfraction ou lunette astronomique présente une dispersion de la lumière ouaberration chromatique, qu'il pense impossible de corriger. Il résout cependant le problème en inventant le télescope à réflexion par miroir concave, naturellement dépourvu d'aberration chromatique, connu sous le nom detélescope de Newton. On sait depuisChester Moore Hall et surtoutJohn Dollond que l'aberration chromatique peut être compensée en utilisant plusieurs lentilles en verres d'indices de réfraction différents.
Fabriquant ses propres miroirs à partir d'un bronze à haut pouvoir réfléchissant, il juge la qualité de l’image optique au moyen du phénomène appelé aujourd’huianneaux de Newton. Ainsi, il a été en mesure de concevoir un instrument supérieur à la lunette astronomique deGalilée, en élargissant son diamètre sans altération de l’image. Il construit alors la première version de son télescope à réflexion composé d'un miroir primaire concave.
Dans son traitéOpticks de 1704, Newton expose sa théorie de la lumière. Il considère qu'elle est composée de corpuscules très subtils. La matière ordinaire est constituée de plus gros corpuscules[25]. Newton a déclaré que la lumière est composée de particules ou de corpuscules. Que lorsqu’elle traverse un milieu plus dense, elle est réfractée par l'accélération. Il explique la diffraction de la lumière en associant ces particules à des ondes[26].
Robert Hooke, considéré comme un expert en optique — c'est lui qui a fabriqué en 1673 le télescope conçu parJames Gregory en 1663 —, manifeste son intérêt mais critique férocement le traité, signalant l'insuffisance de la démonstration. Newton répond avec fureur, affirmant que Hooke n'a rien compris à son travail et qu'il est impossible qu'il ait pu reproduire son expérience en si peu de temps. C'était une chose certaine et Hooke lui avoue plus tard qu'il n'a consacré que quelques heures à étudier l'article. Les deux hommes demeurent ennemis à vie. Mais Hooke n'est pas le seul à émettre des critiques.Christian Huygens fait d'abord l'éloge de sa théorie avant de lui trouver quelques défauts. Mais sans doute la dispute la plus envenimée est celle qui l'oppose au jésuite anglaisFrancis Hall. Fatigué des objections qui lui enlèvent son bien le plus précieux — son temps d'étude —, Newton se retire alors de tout débat public[27],[28].
En France,Jacques Gautier d'Agoty dansChroma-génésie ou génération des couleurs[29],[30], paru en 1751, critique la théorie newtonienne de la génération des couleurs et de la raison de l’arc-en-ciel.Jean-Jacques Rousseau soutiendra la théorie de Newton[31].
C’est vers la fin de sa vie qu’aurait eu lieu l’épisode vraisemblablement légendaire de lapomme qui tombe de l’arbre sur sa tête, lui révélant les lois de la gravitation universelle. L'anecdote est rapportée par le physicien à son biographe et ami,William Stukeley, qui relate en 1752 une rencontre du :
« Le temps devenant chaud, nous allâmes dans le jardin et nous bûmes du thé sous l’ombre de quelques pommiers, seulement lui et moi. Au cours de la conversation, il me dit qu’il s’était trouvé dans la même situation lorsque, longtemps auparavant, la notion de gravitation lui était subitement venue à l’esprit, tandis qu’il se tenait assis, dans une humeur contemplative. Pourquoi cette pomme tombe-t-elle toujours perpendiculairement au sol, pensa-t-il en lui-même. Pourquoi ne tombe-t-elle pas de côté ou bien vers le haut, mais constamment vers le centre de la Terre ? Et si la matière attire ainsi la matière, cela doit être en proportion de sa quantité ; par conséquent, la pomme attire la Terre de la même façon que la Terre attire la pomme[32]. »
Pour ce qui est de la Lune, intervenue dans le raisonnement du jeune Newton, c'estJohn Conduitt (1688-1737), assistant de Newton et mari de la nièce de Newton, qui raconte ainsi la scène :
« Au cours de l’année 1666, il quitta de nouveau Cambridge pour retrouver sa mère dans leLincolnshire. Tandis qu’il méditait dans le jardin, il lui vint à l’esprit que le pouvoir de la gravité (qui faisait tomber la pomme de l’arbre vers le sol) ne se limitait pas à une certaine distance de la surface terrestre, mais qu’il devait s’étendre beaucoup plus loin que ce que l’on pensait habituellement. Pourquoi pas aussi loin que la Lune, se dit-il, et dans ce cas, ce pouvoir doit influencer son mouvement et même la retenir sur son orbite ; à la suite de quoi Newton se mit à calculer quelle serait la conséquence d’une telle hypothèse[33]. »
Cette anecdote difficile à situer au plan de l'historicité est par la suite mythifiée. Elle est probablement une reconstruction a posteriori de Newton pour expliquer le principe de la gravitation, ce qui n'empêche pas les visiteurs dumanoir de Woolsthorpe de se faire photographier devant un grand pommier qui n'est même pas de l'époque du savant : l'arbre d'origine a été abattu lors d’une tempête en 1816. Cependant le manoir, acquis par leNational Trust revendique posséder le « pommier de Newton », jeune arbre entouré d’une petite clôture de protection qui serait issu d'une repousse en 1820 de l'arbre d'origine[34].
Isaac Newton est déclaré « père de la mécanique moderne » grâce aux trois lois du mouvement qui portent son nom et énoncées telles qu'elles sont enseignées de nos jours :
Avec lesPrincipia, Newton est reconnu internationalement. Il se forme un cercle d'admirateurs, dont le mathématicien genevoisNicolas Fatio de Duillier, avec qui il bâtit une relation intense qui dure jusqu'en 1693.
Son ouvrage majeur,Principes mathématiques de la philosophie naturelle, est publié en 1687. La version française en deux volumes avec une traduction dest. I[2] ett. II[3] de lamarquise du Châtelet est éditée en1756. Les travaux de Newton seront popularisés en France, grâce à la diffusion de ses idées par le philosophe des Lumières,Voltaire. Cependant, plusieurs querelles opposent longtempsnewtoniens etcartésiens.
Cette œuvre marque un tournant pour la physique. Il y montre le mouvement des fluides et énonce le principe d’inertie, la proportionnalité des forces et des accélérations, l’égalité de l’action et de la réaction, les lois des collisions, et surtout la théorie de l’attraction universelle.
Mathématiques
Isaac Newton (Sarah K. Bolton,Hommes célèbres de la science, New York, Thomas Y. Crowell & Co., 1889).
En plus de ses contributions à laphysique, Newton, parallèlement àGottfried Wilhelm Leibniz, élabore les principes fondateurs ducalcul infinitésimal. Alors que Newton ne fait rien éditer sur sa méthode desinfiniment petits ou desfluxions et les suites infinies[39] avant 1687, Leibniz publie ses travaux en 1684. Si le problème de priorité de l'invention s'est posé, Newton dans son œuvrePrincipia publiée en 1687 rend hommage à la découverte de Leibniz en reconnaissant qu'il est parvenu aux mêmes résultats que lui par une méthode analogue à la sienne[40]. Malgré cela, des membres de la Royal Society — dont Newton est membre — accusent Leibniz de plagiat, finissant par créer un différend en 1711[41]. C'est ainsi que laRoyal Society proclame dans une étude que Newton est le vrai découvreur de la méthode etLeibniz un imposteur. Ceci entache aussi bien la vie de Newton que celle deLeibniz, jusqu'à sa mort en 1716.
À partir de 1688, Newton entretient une relation très étroite avec le géomètreNicolas Fatio de Duillier qui, fortement séduit par sathéorie de la gravitation, devient un spécialiste de ses écrits et travaille même à une nouvelle édition de l'ouvragePhilosophiæ Naturalis Principia Mathematica, mais ne l'achève pas[N 18]. Fatio jouera un rôle important dans la polémique qui oppose Newton à Leibniz sur le calcul différentiel. Dans un mémoire publié en 1699, il sera le premier à lui reprocher — à juste titre — de ne pas mentionner Newton dans ses publications, et affirme que Leibniz connaissait le travail de Newton, insinuant ainsi qu'il a plagié le maître anglais, désignant Newton comme le premier inventeur de la méthode des infiniment petits[42],[43].
En,Robert Hooke,Christopher Wren etEdmond Halley débattent sur le mouvement des planètes. Les trois hommes conviennent que le Soleil attire les planètes avec une force inversement proportionnelle au carré de leur distance. La question qu'ils se posent est celle de l'orbite que suivra une planète soumise à l'influence de cette force ; en s'abritant derrière leslois de Kepler, ils imaginent que ce sera uneellipse, mais ils manquent d'outils pour le démontrer. Hooke annonce qu'il a trouvé la solution, mais refuse de la révéler tant que les deux autres ne s'avouent pas vaincus. Halley et Wren reconnaissent leur échec, mais les mois passent et Hooke ne révèle toujours pas son secret. Alors Halley décide de poser la question à Isaac Newton, en présence du mathématicienAbraham de Moivre — un ami de Newton — dont les souvenirs sont les plus fiables. Sir Isaac répond aussitôt que ce serait une ellipse, parce qu'il l'a calculé. Quand Halley veut voir les calculs, Newton lui assure qu'il les a perdus. Richard S. Westfall (1924-1996), biographe de Newton soutient que cette excuse est peu crédible, car on conserve aujourd'hui les manuscrits qui contiennent les calculs en question. Quoi qu'il en soit, en novembre, Halley reçoit un bref manuscrit de neuf pages intituléDe motu corporum in gyrum(Du mouvement des corps en orbite) où il trouve ce qu'il attendait, et beaucoup plus que cela : une ébauche de la science générale de la dynamique. Halley reçoit l'autorisation de Newton pour commenter à laRoyal Society l'œuvre qui, incorporée au tome I desPrincipia, paraîtra deux ans plus tard.
Newton découvre ainsi laloi universelle de la gravitation ou de l'attraction universelle en tant que cause des mouvements des planètes, unifiant ainsi la mécanique terrestre et lamécanique céleste. Il exprime cette loi de manière simplifiée par l'expression mathématique suivante :
où est le vecteur unitaire indiquant la direction du mouvement, la force et une constante de proportionnalité ouconstante gravitationnelle. Par sa formule résultante des trois lois de Kepler, il explique et démontre les mouvements des planètes sur leur orbite.
En réalité, Newton avait mûri au fil des années cette théorie du mouvement des planètes. Ainsi, dès l'époque de l'épidémie de peste — vers 1665 —, il avait commencé à étudier l'attraction du Soleil sur les planètes. Puis il passa à l'étude de la Lune, mais avec les données sur la Terre dont il disposait à l'époque, les calculs ne tombaient pas juste. Lorsque, en 1675, furent publiés les calculs plus exacts des mesures terrestres réalisés par l'astronome françaisJean Picard (1620-1682), il put reprendre ses calculs et vérifier que l'hypothèse était juste. Sa vision du mouvement des corps célestes continua d'évoluer et, au milieu de la décennie 1680, il avait généralisé la théorie de l'action à distance à presque tous les phénomènes de la nature. À cette époque, il vivait complètement immergé dans son œuvre.
Selon la loi de la gravitation de Newton, la gravitation n'est pas seulement une force exercée par le Soleil sur les planètes, mais tous les objets du cosmos s'attirent mutuellement, ajoutant que les planètes ne parcourent pas deux fois la même orbite.
La mécanique céleste, qui repose sur les trois lois de Kepler et la loi universelle de la gravitation de Newton, suffit, encore aujourd'hui, à expliquer[N 19] par le calcul les mouvements des astres dans un univers local, tel que lesystème solaire[44],[45] !
Newton hors du cadre des sciences naturellesstricto sensu
Newton fut profondément religieux toute sa vie. Fils depuritains, il passe plus de temps à l'étude de la Bible que de la science[N 20]. Une étude de tout ce qu'il a écrit révèle que, sur les 3 600 000 mots qu'il a écrits, seuls 1 000 000 concernent la science et 1 400 000 la théologie[46]. Il a notamment produit des écrits sur la Bible et lesPères de l'Église, dontAn Historical Account of Two Notable Corruptions of Scripture, unecritique textuelle desSaintes Écritures qui a été remarquée. À Cambridge,John Locke, à qui il a parlé de ses écrits théologiques, l'engage à persévérer.
Il croit en un mondeimmanent, mais rejette l'hylozoïsme implicite deLeibniz etSpinoza[47]. Il voit une évidence dudessein divin dans le système solaire :« L'admirable uniformité du système planétaire force à y reconnaître les effets d'un choix »[N 21]. Il insiste cependant sur le fait qu'une intervention divine serait requise pour« réparer » le système en raison de la lente croissance de son instabilité[48].
L'historienStephen D. Snobelen dit« [qu']Isaac Newton était unhérétique. Cependant […] il ne fit jamais de déclaration publique sur sa propre foi que les orthodoxes auraient considérée comme extrêmement radicale. Il cacha si bien sa foi que les chercheurs n'ont toujours pas réussi à élucider ses propres croyances »[51]. Snobelen conclut que Newton était au moins sympathisant dusocinianisme — il possédait et avait lu consciencieusement au moins huit ouvrages sociniens —, probablement unarien et surtout unantitrinitarien[51] ; trois formes ancestrales de ce que l'on nomme aujourd'hui l'unitarisme. À une époque notoire pour son intolérance religieuse, il existe peu de traces de l'expression publique des vues radicales de Newton, les plus notables sont ses refus de l'ordination et, sur son lit de mort, celui dudernier sacrement[51].
Cette attitude prend un éclairage nouveau avec l'avis autorisé exprimé par l'économisteJohn Maynard Keynes, qui a acheté et analysé les manuscrits de Newton, longtemps tenus confidentiels par la famille de Newton du fait de leur contenu. Il en a dressé une synthèse dans une lettre, « Newton, the Man[53] », qui a été lue en par son frère Georges, lors des célébrations du bicentenaire de la mort de Newton.Keynes conclut son analyse en affirmant que Newton« était plutôt monothéïste judaïsant de l'école deMaïmonide. Il arriva à cette conclusion, non pas sur des bases pour ainsi dire rationnelles ou de doutes, mais entièrement en interprétant les anciennes autorités. Il était persuadé que les documents révélés ne donnaient aucun support aux doctrines de la Trinité qui étaient dues à des falsifications tardives. Le Dieu révélé était un seul Dieu ».
Newton a ainsi adopté ce qu'on pourrait nommer« un positivisme méthodologique, en vertu duquel est reconnue l'autonomie du discours scientifique, sans que cette attitude en matière d'épistémologie implique le renoncement à tout arrière-plan métaphysique et théologique[54]. » C'est ainsi que, bien que laloi universelle de la gravitation soit sa découverte la plus connue, Newton a mis en garde ceux qui verraient l'Univers comme une simple machine, en affirmant :« La gravité explique le mouvement des planètes, mais elle ne peut expliquer ce qui les mit en mouvement. Dieu gouverne toutes choses et sait tout ce qui est ou tout ce qui peut être[N 22],[55],[56]. »
Newton a écrit un manuscrit non publié,Irenicum, dans lequel il soutient une visionlatitudinaire de la théologie[57].
La controverse qui a opposé ces deux grands esprits au tout début duXVIIIe siècle, a porté principalement sur deux points. L’un, assez secondaire, concernait leur commune revendication de la découverte ducalcul infinitésimal, l’autre, beaucoup plus important, avait trait aux raisons profondes de leur opposition sur la théorie de la gravitation. Si, pourGottfried Wilhelm Leibniz, le mouvement des planètes autour du soleil est dû à la circulation harmonique d’un éther fluide autour du soleil qui emporterait les étoiles[58], c’est à cause de sa conception du monde. En effet, sa métaphysique lui interdit de concevoir un espace vide, car ce serait« attribuer à Dieu une production très imparfaite »[59]. Les cartésiens sur ce point étaient proches de Leibniz de sorte queRoger Cotes durant la controverse désignera cartésiens et leibniziens sous le terme de « plénistes[60] ». Bien qu'étant un des premiers partisans deRené Descartes en Angleterre,Henry More, un philosophe de l'école dite desPlatoniciens de Cambridge, sera un des premiers à s'opposer à cette conception en affirmant« l'existence effective de l'espace vide infini[61] ». D'une certaine manière, il ouvre une voie que suivra en partie Newton ultérieurement.
La controverse sera menée avec l'aval de Newton[62] par certains de ses proches tels queSamuel Clarke et Roger Cotes. Elle visait Leibniz et les cartésiens mais ces derniers n'y répondirent pas. Elle a porté sur la conception de Dieu et de façon adjacente sur la notion de liberté et de rationalité. Le sens de cette controverse est important à saisir car pourAlexandre Koyré la victoire de Newton fut une victoire à la Pyrrhus remportée à un prix désastreux« C’est ainsi que la force d’attraction — qui, pour Newton, était la preuve de l’insuffisance du mécanisme pur et simple, une démonstration de l’existence des forces supérieures, non mécaniques, la manifestation de la présence et de l’action de Dieu dans le monde — cessa de jouer ce rôle pour devenir une force purement naturelle, propriété de la matière qui ne faisait qu’enrichir le mécanisme au lieu de le supplanter[63] ».
Concernant la conception de Dieu, pour Alexandre Koyré[64],« l'opposition fondamentale est cependant parfaitement claire : le Dieu de Leibniz n'est pas le Seigneur newtonien, qui fait le monde comme il l'entend et continue à agir sur lui comme le Dieu de la Bible l'avait fait pendant les six premiers jours de la Création. Il est, si j'ose poursuivre la comparaison, le Dieu biblique au jour du Sabbat le Dieu qui a achevé son œuvre et trouve qu'elle représente …le meilleur des mondes possibles… ». À l'inverse de Leibniz, comme l'écrira Samuel Clarke, pour Newton le Monde est réformable[65] et s'il a découvert les lois de l'attraction universelle, il n'a trouvé aucune nécessité à ce que ces lois fussent telles qu'elles sont. Il a simplement constaté leur existence.
Cette recherche de lois nécessaires par les leibniziens nie pour Samuel Clarke la liberté des agents. Aussi dans sa quatrième réponse à Leibniz, il écrira :« La Doctrine que l’on trouve ici, conduit à la Nécessité & à la Fatalité, en supposant que les Motifs ont le même rapport à la volonté d’un Agent intelligent que les Poids à une Balance… Mais les Êtres intelligents sont des Agents ; ils ne sont point simplement passifs & les Motifs n’agissent pas sur eux, comme les Poids agissent sur une Balance. Ils ont des forces actives… »[66].
Chez Leibniz et chez certains cartésiens français commeNicolas Malebranche, il y a l'idée que par sa raison, l'homme« peut trouver avec évidence ce que Dieu pouvait faire de mieux[67] ». Au contraire, chez Newton et les newtoniens, la raison tend à chercher à observer les faits, à les expliquer, mais il y a une certaine volonté à ne pas se laisser entraîner vers des explications totales. Newton écrit dans lesPhilosophiae naturalis principia mathematica :« J'ai expliqué jusqu'ici les phénomènes célestes & ceux de la mer par la force de la gravitation, mais je n'ai assigné nulle part la cause de cette gravitation »[68].
Influence de Newton sur les autres sciences auXVIIIe siècle
PourGeorges Gusdorf[69],« l'imitation de Newton devient l'ambition secrète de tous les savants, quelle que soit leur science. Le système de Newton de l'intelligibilité est admis comme le prototype de toute connaissance parvenue à un état d'achèvement définitif ».
Pour Dellemotte[70], chezAdam Smith, dans laThéorie des sentiments moraux, la sympathie occupe dans le domaine moral la même fonction que le principe de gravitation. Rappelons qu'Adam Smith est un admirateur de Newton et qu'il a rédigé uneHistoire de l'astronomie d'une grande importance pour comprendre le cadre de sa pensée. PourÉlie Halévy, l'utilitarisme deJeremy Bentham peut se définir comme« un newtonianisme, ou si l'on veut, un essai de newtonianisme appliqué aux choses de la politique et de la morale[71] » où le principe de l'association et celui de l'utilité tiennent le rôle du principe de l'attraction universelle chez Newton[72].
D'Alembert, dans le Discours préliminaire à l'Encyclopédie, loue Newton d'avoir appris à la philosophie (à l'époque, ce mot désigne aussi la science)« à être sage, et à contenir dans de justes bornes cette espèce d'audace que les circonstances avaient forcé Descartes à lui donner »[73]. Cette approche marque l'Encyclopédie qui doit accepter que la connaissance soit lacunaire et que l'esprit ne puisse pas tout ordonner, mesurer et ranger. Si D'Alembert a entendu parler des travaux métaphysiques de Newton, il les tient pour peu importants ; pour lui, le Newton de la métaphysique estJohn Locke, dont« on peut dire qu'il créa la métaphysique à peu près comme Newton avait créé la physique[74] ». En France[N 23], la réception de la théorie de la gravitation de Newton sera lente, car elle mettra du temps à supplanter la théorie deRené Descartes fondée sur les tourbillons ; elle finit de s'imposer avec la parution de l'Encyclopédie.
Newton, parWilliam Blake. Sur cette toile, Newton est montré comme un géomètre divin.
Newton s'initie à la chimie en 1666 par la lecture du livre deRobert BoyleOf Formes, dont il tire un glossaire chimique[75]. Il commence à étudier de façon très intensive l'alchimie, en 1668[76] ou 1669[77] et poursuit ses recherches pendant au moins trente ans, jusqu'en 1696, à la suite de l'explosion de son laboratoire. Ses premières tentatives de publication de travaux (concernant l'optique) se soldant par des controverses épuisantes — avecHooke notamment —, il se réfugie dans le mutisme au moment où il plonge dans les recherches alchimiques. En outre, il fait certainement partie d'un réseau secret d'alchimistes probablement constitué à partir ducercle Hartlib de Londres[78]. Il se choisit également le pseudonyme alchimiqueIeoua Sanctus Unus qui signifie en français : « Jéhovah Unique Saint », mais qui est aussi uneanagramme d’Isaac Neuutonus[79]. Durant plus de 25 ans, Newton conservera le secret sur ses activités et surtout sur ses contacts, desquels il reçoit de très nombreux ouvrages et traités alchimiques, qu'il annote et recopie jusqu'à se constituer une des plus vastes bibliothèques alchimiques de son époque[80].
Une grande partie de ses écrits de tradition alchimiste, non publiés, seront oubliés ou mal interprétés : lorsqu'en 1872 un descendant de sa sœur fait don à l'université de Cambridge des écrits et livres conservés par sa famille, le bibliothécaire renvoie à celle-ci une malle contenant les écrits « n'étant pas de nature scientifique[81] » dont une grande partie de ses travaux alchimiques.
L'absence, jusqu'en 1936, d'étude d'une grande partie de ses manuscrits alchimiques, l'énorme influence de Newton sur le monde scientifique ainsi qu'un mouvement de rejet de l'alchimie né au cours duXVIIIe siècle, amènent une grande partie de ses premiers biographes à différents types d'approches. Par exemple,David Brewster, auteur de la première biographie scientifique de référence, tente de séparer l'alchimie pratiquée par Newton de celle qu'il considère comme une supercherie tout en ne comprenant pas qu'un tel génie ait pu s'abaisser à cette pratique[82] ;Louis Trenchard More considère que les travaux alchimiques de Newton n'étaient qu'une façon de« se délasser l'esprit »[83], qu'ils auraient pu être gouvernés par l'appât du gain ou encore qu'ils étaient le symptôme d'une tension mystique sans rapport avec le reste de son œuvre scientifique[84]. L'alchimie à laquelle Newton se forme et qu'il pratique durant de nombreuses années est ainsi une facette souvent méconnue de son œuvre.
PourKeynes, qui réunira la plupart de ces écrits dispersés lors d'une vente aux enchères en 1936, « Newton n'est pas le premier de l'âge de la Raison. Il est le dernier des Babyloniens et des Sumériens, le dernier grand esprit qui a contemplé le monde visible et intellectuel avec les mêmes yeux que ceux qui ont commencé à construire notre héritage intellectuel il y a quelque 10 000 ans[85] ». Ce n'est qu'après la redécouverte de ces manuscrits que ses biographes replaceront ses travaux alchimiques dans l'ensemble de son œuvre scientifique.
« La transformation des corps en lumière et de la lumière en corps est très conforme au cours de la nature, qui semble se complaire aux transmutations[88]. »
En revanche, les deux philosophies sont séparées de façon fondamentale sur un point : pour les mécanistes la matière est inerte, composée de particules caractérisées par leur forme et dont le mouvement est régi uniquement par les lois simples du choc ou de la pression ; pour les alchimistes la matière n'est que le véhicule de principes actifs qui régissent le monde selon des lois d'attraction et de répulsion, de copulation de principes mâle et femelle, et dont l'esprit est partie prenante[89].
« Concevons les particules des métaux […] comme douées d'une double force. La première est une force d'attraction et est plus forte, mais elle décroît rapidement avec la distance. La seconde est une force de répulsion qui décroît plus lentement, et, pour cette raison, s'étend plus loin dans l'espace[90]. »
Néanmoins, pour les philosophes de l'époque de Newton, la séparation des deux philosophies n'est pas forcément évidente, et elles peuvent même être conçues comme complémentaires[91]. Richard Westfall avance que ce sont peut-être les possibilités de description universelle offertes par le mécanisme et l'alchimie qui ont poussé Newton à ne se fermer aucune des deux voies de travail. L'intérêt de Newton pour l'alchimie résiderait dans une « rébellion » contre les limites restrictives imposées par la philosophie mécaniste[92] ainsi que par la volonté de dépasser le mécanisme deRené Descartes.
Dans un ouvrage intituléDe la gravitation et de l'équilibre des fluides (daté au plus tôt de 1668), il reproche notamment à Descartes un « athéisme » découlant de la stricte séparation du corps et de l'âme et de la supposition selon laquelle le monde matériel mécaniste n'a pas de dépendance envers Dieu[93]. Pour B. J. T. Dobbs, une première période d'études alchimiques, qui s'achève en 1675, et toute la suite de ses recherches scientifiques visent à intégrer la mécanique et l'alchimie en une synthèse réconciliant la vision corpusculaire et neutre de la matière d'une part et les interactions à distance (ou « affinités ») d'autre part, ce qu'il réaliserain fine grâce à l'introduction du concept deforce[94]. Le concept de force, et notamment de la force d'attraction gravitationnelle, bien qu'actuellement considéré comme le fondement même de la mécanique était en effet considéré à l'époque par les mécanistes comme une résurgence de l'occultisme et provoqua de vives réactions comme celle deChristiaan Huygens qui écrit en 1687 quelques jours après la sortie desPrincipia :« Je souhaite de voir le livre de Newton. Je veux bien qu'il ne soit pas Cartésien pourvu qu'il ne nous fasse pas des suppositions comme celle de l'attraction »[95].
Recherches et études alchimiques
Par l'ampleur de son travail dans ce domaine, Newton peut être considéré comme un alchimiste hors pair en Europe[87]. De 1668 à 1675, Isaac Newton pratique l’alchimie. En 1669, sa comptabilité indique une importante acquisition de matériel de laboratoire liée à ses travaux en alchimie : un fourneau, un mélangeur, divers produits chimiques et une compilation de traités d'alchimie[96].
Certains considèrent que l'alchimie est présente à des degrés divers dans toute son œuvre scientifique et qu'elle permet d'en comprendre la genèse voire l'unité[97],[98]. Pour ses travaux, il se fondera sur une abondante bibliographie, dont les ouvrages suivants[99] :
Il établit une synthèse qui, appliquée à l’astronomie, lui fait tirer les conclusions suivantes :« La meilleure eau est attirée par le pouvoir de notre Soufre qui gît caché dans l’antimoine. Car l’antimoine était dénommé Aries [Bélier] par les Anciens. Parce qu'Aries est le premier signe du zodiaque dans lequel le Soleil commence à être exalté et que l’or est surtout exalté dans l’antimoine […]. L’air engendre le Chalybs ou aimant, et cela fait apparaître l’air. Ainsi le père de celui-ci est le Soleil (l’or) et sa mère la Lune (l’argent). C’est ce que porte le vent dans son ventre »[101]. Plus tard, il pense avoir découvert le mercure philosophique et donne la modalité précise de l’opération[102].
Il fonde « l’hypothèse 3 » : « Tout corps peut être transformé en n’importe quel autre corps, et prendre successivement tous les degrés de qualités[103]. »
Postérité
Diffusion des idées de Newton
La diffusion des idées de Newton ne s'est faite qu'assez lentement, mais fut tout à fait profonde sur le long terme. Ses travaux mathématiques sont diffusés et prolongés parHumphry Ditton en 1706 puis parWilliam Jones en 1711. La première édition de l'ouvrage le plus célèbre de Newton, lesPrincipia, rédigés de plus en latin, n'avait été imprimée qu'à 250 exemplaires. Une seconde édition de 750 exemplaires en 1713 a accéléré cette diffusion.
Le premier scientifique français qui a pris connaissance de l'œuvre de Newton futMaupertuis, qui lors de son séjour en Angleterre en 1728, a appartenu à laRoyal Society de Londres. Maupertuis était membre de l'Académie des sciences en France. De retour à Paris, Maupertuis décida de faire reconnaître à ses pairs les théories de Newton : il publia un texteSur les lois de l'attraction dans les Mémoires de l'Académie en 1732, puis unDiscours sur la figure des astres. À cette occasion, Maupertuis noua une amitié avec Voltaire. Les travaux de Maupertuis sur Newton relancèrent les débats entre partisans et adversaires de ce dernier[104].
C'est paradoxalement un homme de lettres, philosophe français de surcroît, qui va propager les idées de Newton :Voltaire fit un séjour en Angleterre entre 1726 et 1728 et fut très impressionné par les funérailles nationales de Newton auxquelles il assista en[105]. Lors de son séjour, parmi les nombreux contacts à haut niveau qu'il put avoir, Voltaire entretint des relations avecSamuel Clarke, ami de Newton. Il n'eut de cesse, par la suite, de répandre les idées nouvelles dans une France qui était encore acquise à lathéorie des tourbillons deDescartes. Voltaire écrivit deux essais sur Newton : l’Épître sur Newton en 1736, et lesÉléments de la philosophie de Newton en 1738[106].
Certains phénomènes qui restaient sans solution dans le cadre de la mécanique newtonienne, comme laprécession du périhélie de Mercure, trouvent aujourd'hui une explication avec lathéorie de la relativité générale d'Einstein. Notons en outre que la loi de Newton n'est pas capable de s'appliquer aux trous noirs, ni à la déviation de la lumière par la gravitation. Le philosophe des sciencesThomas Kuhn affirme que la théorie d'Einstein ne peut être acceptée que si l'on tient celle de Newton pour fausse. De surcroît, Einstein définit plutôt la gravitation par les torsions de l'espace-temps. Il s'agit d'une nouvellerévolution scientifique, qui s'accompagne d'un changement majeur deparadigme[110].
De motu corporum in gyrum (Du mouvement des corps sur orbite), ouvrage envoyé àEdmond Halley en 1684. En français :Du mouvement des corps, Gallimard, coll. « Tel », Paris, 1995(ISBN2-07-072560-X)
De gravitatione et equipondio fluidorum. En français :De la gravitation, Gallimard, coll. « Tel », Paris, 1995(ISBN2-07-072560-X)
Opticks, Londres, 1704. Il s'agit d'un ouvrage majeur dans l'histoire des sciences, traitant de la lumière et de sa composition. En français :Optique, Christian Bourgois éditeur, Paris, 1989.
Arithmetica universalis, publié en 1707 rassemble des notations sur divers concepts mathématiques.
Lectiones opticae, publié à titre posthume en 1728.
Autres œuvres, publiées à titre posthume
Method of Fluxions and Infinite series (« Méthode des fluxions et des suites infinies ») : ouvrage qui présente la méthode des suites de fractions continuées à l'infini, et qui l'applique au calcul des tangentes (correspondant au concept moderne de dérivée), daté par l'auteur de 1671 mais publié en 1736 seulement, après sa mort, et traduit parJohn Colson du latin en anglais ; traduit en français parBuffon en 1740[111].
A treatise of the system of the world, publié à titre posthume en 1728.
The chronology of ancient kingdoms amended (La chronologie des anciens royaumes corrigée), publié à titre posthume en 1728.
Observations upon the prophecies of Daniel and the apocalypse of St John, publié à titre posthume en 1733.
Of Natures Obvious Laws & Processes in Vegetation (Des lois évidentes de la nature et du processus de la végétation) (1671–75), ouvrage sur l'alchimie non publié[112].
Isaac Newton est l'un des personnages réguliers de laRubrique-à-brac deGotlib. Il y apparaît dans un gag récurrent mettant en scène la pomme qui, en lui tombant sur la tête, l'amène à concevoir la théorie de lagravitation. La pomme est remplacée, dans de nombreux gags, par des objets de toute sorte voire des animaux, quand ce n'est pas lui qui tombe sur le sujet. Il est assez résigné à ce statut de victime et interpelle le lecteur à l'occasion : « Je sens que ça va encore être pour ma pomme ».
Isaac Newton apparaît dans l'animéVision d'Escaflowne, bien qu'il ne soit jamais désigné que sous le nom d'« Isaac ». Transporté dans un autre monde, Gaïa, il apportera sa science à une nation pauvre et aride pour en faire le plus puissant empire industriel de la planète[113].
↑abc etdLes dates du et que l'on trouve, notamment sur son tombeau à l'abbaye de Westminster, pour la naissance et le décès d’Isaac Newton font référence aucalendrier julien anglais, mais correspondent bien au et au ducalendrier grégorien ; lequel n'est adopté en Grande-Bretagne qu'en 1752, avec pour conséquence supplémentaire l'adoption de la date du comme jour de l'an (avant 1752, le changement d'année s'effectuait en Angleterre le). En référence on pourra consulter le site de l'Académie des sciences (voir ce lien) qui donne cependant la même année de décès (1727) dans les deux calendriers, adoptant implicitement la convention anglaise diteNew Style(en) qui corrige les dates du calendrier julien de l'époque en utilisant le pour le changement d'année. Voir également à ce sujet : Michel Toulmonde,Les dates de Newton, dansL'Astronomie,,p. 93 (une version antérieure de l'article parue dans lesCahiers Clairaut est disponibleen ligne[PDF]).
↑Son père, qui s'appelle aussi Isaac, vient d'une famille de paysans qui ont considérablement amélioré leur situation économique au cours du siècle précédent. Isaac père est considéré comme "seigneur" de son petit domaine, rang supérieur à celui de simple propriétaire. En, il épouseHannah Ayscough, qui appartient à une famille d'un rang social supérieur au sien, mais victime de grandes difficultés économiques. Réf.bibliographique José Muñoz Santonja et Philippe Garnier (Trad.) P.15-16
↑Étudiant diplômé ayant obtenu une bourse de recherche.
↑Terme qui désigne un élève chargé d'effectuer de menus travaux pour des étudiants fortunés. À la différence dusizar, lesubsizar est un étudiant-serviteur qui doit de plus payer sa nourriture de ses propres deniers.
↑En première année, on travaille sur la lecture, l'écriture, la rhétorique, on réserve une part importante aux langues classiques — surtout le latin et le grec, sans oublier l'hébreu —, la Bible, l'œuvre d'Aristote, l'histoire, la poésie. Les deux années suivantes, on étudie la dialectique. En quatrième année, on étudie la philosophie qui inclut la métaphysique, l'éthique, la physique et les mathématiques.
↑Depuis l'âge de dix ans, il note dans des carnets ses pensées et ses actes.
↑Son professeur qui l'influencera dans sa conception de l'espace absolu. Réf. Franck E. Manuel,A Portrait of Isaac Newton, P. 87.
↑Cette exigence lui causa bien des problèmes et faillit lui faire abandonner ses études.
↑Dans l'intention de régler la querelle sur les couleurs, il avait décidé d'écrire une œuvre plus complète, réunissant ses multiples expériences et expliquant une fois pour toutes sa théorie optique.
↑Lettre datée du, destinée à l'homme politique Samuel Pepys.
↑Mais, avec la précaution qui le caractérise, n'abandonne pas sa chaire lucasienne avant 1701, année où il la laisse àWilliam Whiston, son substitut lorsqu'il est à Londres.
↑Lors d'une de ses rares visites, il montre un sextant de navigation sur lequel il est en train de travailler. Après que Hooke lui eut affirmé qu'il en avait inventé le modèle trente ans auparavant, il cesse d'assister aux séances.
↑Quand paraît sonOptique, Newton explique dans l'introduction pourquoi, l'ayant écrite des années auparavant, il ne l'avait pas encore publiée :« J'ai retardé l'impression jusqu'à maintenant pour éviter de m'enferrer dans des disputes sur ces questions, et je l'aurais différée encore sans l'insistance de mes amis ». Beaucoup lisent entre les lignes et soupçonnent que les disputes auxquelles il se réfère sont celles qui l'opposaient à Robert Hooke.
↑I can calculate the motions of the heavenly bodies, but not the madness of people.
↑À l'été 1686, Newton écrit à Halley pour lui raconter qu'il a terminé le premier livre pendant l'hiver, mais que, comme celui-ci est plus long que prévu, il a décidé de le diviser en deux parties. Quand il estime le premier tome achevé, il demande à son assistant de le recopier au propre et de l'envoyer à laRoyal Society, dont les membres couvrent le travail d'éloges dithyrambiques. Cependant, Robert Hooke prétend que beaucoup des idées qui apparaissent dans l'ouvrage sont en fait les siennes. La première réaction de Newton est d'abandonner la rédaction du troisième livre, alors déjà en révision. Heureusement, grâce aux talents diplomatiques de Halley, il accepte de poursuivre son travail. À l'automne 1686, Newton termine le deuxième livre où il torpille sans pitié les théories cartésiennes, notamment en matière dephilosophie naturelle.
↑Il maintient une étroite relation avec Newton pendant près de cinq ans et, pour des raisons inconnues, leur amitié cesse brusquement en 1694 et les deux hommes prennent leurs distances.
↑Toutefois la valeur observée de laprécession du périhélie de Mercure, 5 600 secondes d'arc par siècle, diffère quelque peu de la valeur, 5 557 secondes d'arc, prédite à l'aide des seules lois de la mécanique céleste newtonienne. Il faut faire appel à la théorie de larelativité générale due àAlbert Einstein pour expliquer et calculer l'écart constaté de 43 secondes d'arc par siècle
↑Citation originale :« Such a wonderful uniformity in the planetary system must be allowed the effect of choice. »
↑Citation originale : « Gravity explains the motions of the planets, but it cannot explain who set the planets in motion. God governs all things and knows all that is or can be done. ».
↑Parmi les facteurs de résistance, il est possible de noter l'influence deFontenelle, ainsi que des jésuites dont les collèges sont alors dominants en France. Sur ces points on pourra se reporter àGusdorf 1971,p. 172-178.
↑Citation originale :« Nature and nature's laws lay hid in night. God said “Let Newton be” and all was light. ».
↑ClaudineHermann, « La traduction et les commentaires des Principia de Newton par Émilie du Châtelet »,Bibnum. Textes fondateurs de la science,(ISSN2554-4470,lire en ligne, consulté le)
↑« The Queen's 'great Assistance' to Newton's election was his knighting, an honor bestowed not for his contributions to science, nor for his service at the Mint, but for the greater glory of party politics in the election of 1705. »Westfall 1994,p. 245.
↑Nouvelle biographie générale : depuis les temps les plus reculés jusqu'à nos jours. Murray et Nicolini, Tome 37, page 867 (Firmin Didot, Paris - 1863).
↑Chroa-génésie, ou génération des couleurs, contre le système de Newton.Jacques Gautier d'Agoty, dont la dissertation a été lue à l'assemblée de l'Académie des sciences, à Paris, le 22 novembre et 26 du même mois 1749.
↑Nouvelle biographie générale depuis les temps les plus reculés jusqu'à nos jours.Jean Chrétien Ferdinand, Murray, Nicolini. Tome 37, page 874 (Firmin Didot - 1863).
↑Encyclopédie, ou dictionnaire raisonné des sciences, des arts et des métiers. De Denis Diderot, Jean Le Rond d'Alembert, Tome 36, p. 180 (Pellet, 1779).
↑« Il lui faut donc trouver la clé permettant de traduire les textes énigmatiques des expérimentateurs hermétistes en termes de processus naturels susceptibles de vérifications en laboratoire. Il retient les opinions de 19 autorités : Morenius, Hermès,Thomas d’Aquin, Roger Bacon […]. Confiant en ce que l’alchimie des anciens recèle la vérité qu’il recherche, il établit une liste de prépositions construites à partir de citations empruntées auTheatrum Chymicum […]. Il rédige un second essai sur le même thème, il y affirme : ‘Toutes choses sont corruptibles, toutes choses peuvent être engendrées, seule la nature travaille sur des substances humides, et avec une chaleur douce…’ (Dibner collection, Smithsonian Inst. Lib., Washington MS 16, f.25) » :Auffray 2000,p. 97-98.
↑I. Newton,Collectiones ex novo lumine chymico quae ad praxin spectant et collectionum explicationes, Keynes MS 55, ff. v-12r, cité parAuffray 2000,p. 88-89.
↑Gilbert Guislain, Charles Tafanelli,Voltaire,p. 28.
↑Véronique Le Ru, « Voltaire newtonien »,Le combat d’un philosophe pour la science,(lire en ligne).
↑Colette Le Lay, sous la direction de Jacques Gapaillard,Les articles d’astronomie dans l’Encyclopédie de Diderot et d’Alembert, Mémoire de D.E.A. d'Histoire des Sciences et des Techniques, Faculté des Sciences et des Techniques de Nantes Centre François Viète, 1997,lire en ligne.
↑Olivier Pétré-Grenouilleau,Saint-Simon, L'utopie ou la raison en actes, Payot,p. 216.
↑(en) AndrewTei, « Anime Expo Friday Report », surAnimeOnDVD.com,(consulté le) :« "Q) Where did the idea to use Isaac Newton as a model for Dornkirk (leader of Zaibach) come from? A) Kawamori answers by saying that Newton was an alchemist and wrote a book on alchemy. Kawamori came up with the theory that Newton discovered the "power" [of Atlantis]. He designed Dornkirk as not a bad guy." ».
Jean Dellemotte, « Gravitation et sympathie. L’essai smithien d’application du modèle newtonien à la sphère sociale »,Cahiers d’économie politique, L’Harmattan,no 42,,p. 49-74(ISBN274752759X,lire en ligne)
José Muñoz Santonja et PhilippeGarnier (Trad.),L'inventeur de la physique mathématique moderne : Newton, Barcelone, RBA Coleccionables,, 158 p.(ISBN978-84-473-9327-5).
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